Pollife.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Структура и принципы работы автоматического выключателя ВА-45 серии PROxima

Структура и принципы работы автоматического выключателя ВА-45 серии PROxima

Потребители электрической энергии и, соответственно, кабельные сети бывают разные — существуют и такие, где ток достигает нескольких тысяч ампер. В этих случаях для защиты потребителей применяются силовые автоматические выключатели с воздушным диэлектриком (АСВ).

Рис. 1. Внешний (сверху) и внутренний (снизу) вид ВА-45

Рис. 1. Внешний (сверху) и внутренний (снизу) вид ВА-45

Конструктивной особенностью воздушного автомата является то, что диэлектриком, разделяющим фазы в автомате, является воздух, в отличие от силового автомата в литом корпусе, где изолятором фаз являются стенки корпуса. Рассмотрим устройство и принципы работы выключателей с воздушным диэлектриком на примере автоматического выключателя ВА-45 серии PROxima, выпускаемого российской компанией EKF.

Автоматический выключатель ВА-45 серии PROxima (рис. 1) — это простой в эксплуатации и надежный силовой автомат, который поставляется на рынок с 2009 г. За этот период выключатели были установлены в распределительных энергосистемах промышленных предприятий, жилищных, складских и коммерческих зданиях и сооружениях. Среди наиболее значимых объектов, на которых используется данный выключатель, — Михайловский горно-обогатительный комбинат (г. Железногорск Курской области), «Титан-Агро» (г. Омск), Цементный терминал (г. Омск) и бизнес-центр «Овентал Тауэр» (г. Тюмень).

Выключатель оснащен микропроцессорным расцепителем тока (МРТ), предназначенным для осуществления функций защиты силовых электрических сетей переменного тока низкого напряжения (до 690 В) от токов перегрузки и короткого замыкания (КЗ), оперативных включений и отключений сети при управлении непосредственно оператором или по командным сигналам системы управления распределением электрической энергии. Также он выполняет функцию отключения сети в случае снижения напряжения сети ниже допустимого или его пропадания.

BA-45 серии PROxima являются воздушными выключателями с механизмом свободного расцепления и оперирования контактами посредством механизма с пружинным накопителем энергии. Выключатель выполнен в виде конструкции, смонтированной на жесткой раме. Он может быть стационарного и выкатного исполнения.

Рис. 2. Органы управления и составные части

Рис. 2. Органы управления и составные части

Основные органы управления и индикации выведены на лицевую панель (рис. 2).

Механизм включения, отключения (автоматического отключения) состоит из привода оперативных включений-отключений и взводного механизма с пружинным накопителем для функции оперирования, в том числе для обеспечения мгновенного срабатывания выключателя при отключении токов короткого замыкания и перегрузки привода, связывающего его с контактной системой выключателя. Совместно с данным механизмом агрегатируется мотор-редуктор, обеспечивающий функционирование выключателя дистанционно, по команде оператора или с помощью автоматической системы управления.

В рабочем (включенном) состоянии выключателя механизм расцепления находится во взведенном положении. Взвод перед включением осуществляется вручную оператором с помощью рукоятки или дистанционно, подачей сигнала на электропривод.

Включение выключателя после взвода осуществляется оператором вручную, воздействием на кнопку включения, или дистанционно, с помощью электромагнита включения.

Выключение осуществляется оператором вручную, воздействием на кнопку выключения, или дистанционно, с помощью команды на независимый или минимальный расцепитель напряжения. Автоматическое отключение в случае возникновения перегрузки или короткого замыкания производится по командному сигналу от микропроцессорного блока.

Основные узлы и агрегаты представлены на рис. 3.

Рис. 3. Основные узлы и агрегаты

Рис. 3. Основные узлы и агрегаты

Контактная и дугогасительная системы

Контактная система выключателя представляет собой систему из подвижных и неподвижных контактодержателей, оснащенных износо­устойчивыми металлокерамическими контактами, устойчивыми к эрозии при протекании токов короткого замыкания больших величин, обеспечивающих надежное контактирование после отключения токов КЗ.

Дугогасительные камеры установлены в каждом полюсе выключателя и обеспечивают эффективное гашение дуги при отключении выключателем токов короткого замыкания больших величин.

Читайте так же:
Выключатель электронный s52r515 odace

Стационарные выключатели отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью. Однако они не столь удобны в техническом обслуживании, как выкатные выключатели: требуется существенно больше времени на контроль и ремонт.

Выключатели выкатного исполнения имеют разобщающиеся контакты основной и вспомогательных цепей в специальном выдвижном отсеке. Фиксированный отсек состоит из правой и левой пластин (с направляющими), основания и поперечного элемента.

На основании расположены направляющие для вкатывания и выкатывания аппарата и указатель положения аппарата. В верхней части основания расположены неподвижные контакты для подключения вторичной цепи. При выдвижении автоматического выключателя выводные шины на корзине и шины выключателя разделяются изолирующими шторками.

Существует три положения выключателя с выдвижным элементом:

  • «рабочее» — главная и вспомогательная цепи включены, изолирующая шторка открыта;
  • «испытание и наладка» — главная цепь отключена, изолирующая шторка закрыта; включена только вспомогательная цепь для проведения тестирования;
  • «выкачено» — главная и вспомогательная цепи отключены, изолирующая шторка закрыта.

За счет конструкции выключателей предусмотрена возможность фиксации выключателей в данных положениях с помощью навесного замка для исключения возможности несанкционированного изменения положения.

Рис. 4. Расцепитель

Рис. 4. Расцепитель

Микропроцессорные расцепители тока (МРТ)

МРТ (рис. 4) предназначены для формирования и регулирования защитной характеристики выключателей в зоне токов перегрузки и короткого замыкания, а также для преобразования и выдачи на дисплеи и телеметрические каналы информационных данных. Микропроцессорные блоки защиты и управления позволяют информировать эксплуатирующий персонал о состоянии нагрузки и параметрах защищаемой сети, в том числе отдельно по каждой фазе, о причинах автоматического отключения сети выключателем, о состоянии самого выключателя и его главных контактов посредством индикации на дисплее блока и о возможности передачи основной информации по каналам телеметрии на диспетчерский пульт системы управления.

Электронный блок управления данной серии является основным узлом защиты автоматических выключателей ВА-45 серии PROxima.

Микропроцессорный блок является отдельным элементом, который устанавливается в корпус автоматического выключателя и при срабатывании приводит в действие механизм расцепления автомата.

Электронный блок управления данной серии используется для защиты распределительных сетей, электродвигателей и для защиты генераторов, помогает избежать аварий на линиях и аварий оборудования, потребляющего электроэнергию, вследствие его перегрузок по току короткого замыкания или замыкания на землю.

Электронный блок соответствует стандартам IEC947-2, GB14048.2 и проходит стандартные тесты низковольтной электротехнической продукции государственного уровня, а также тесты стандарта EMC. Детали и элементы испытываются на старение, и готовая продукция функционирует непрерывно в течение 168 часов в условиях высоких температур, при этом находясь под напряжением, после чего производится ее проверка и выпуск с завода. Этим гарантируется высокое качество и надежность продукции.

Функции электронного блока управления:

  1. Защита от перегрузки с долгой выдержкой (0,4–1In; 15–480 с).
  2. Защита при коротком замыкании с быстрой выдержкой (0,4–15In; 0,1–4 с).
  3. Мгновенное срабатывание при коротком замыкании (4–80In).
  4. Контроль токовой нагрузки (индикация трехфазного тока, максимального значения тока, тока нейтрали и тока замыкания на землю).
  5. Сигнализация:
    • Световой индикатор срабатывания от токовой отсечки.
    • Световой индикатор срабатывания от кратковременной перегрузки.
    • Световой индикатор срабатывания от длительной перегрузки.
    • Сигнализация уставки тока длительной перегрузки.
    • Сигнализация уставки времени длительной перегрузки.
    • Сигнализация уставки тока кратковременной перегрузки.
    • Сигнализация уставки времени кратковременной перегрузки.
    • Сигнализация уставки токовой отсечки.
    • Индикатор повреждения.
    • Индикатор расцепления.
    • Индикатор тестирования.
  1. Амперметр. При нормальных условиях работы контроллера он отображает максимальное значение фазного тока. Например, когда горит индикатор L2 и одновременно индикатор MAX, это значит, что ток на фазе B максимальный. При нажатии на кнопку «ВЫБОР» (Select1) на дисплее поочередно отображается максимальное значение фаз А, В, С, земли и третьей фазы и одновременно с этим индикаторы L1, L2, L3, G и MAX попеременно мигают. Если контроллер находится в режиме срабатывания с выдержкой, то все клавиши блокируются и в этот момент выбор невозможен. Если контроллер находится в режиме оповещения, то выбор функций возможен.
  2. Тестирование. Тестирование и обслуживание автоматического выключателя может проводиться в положении «работа» или «тест». Возможно проведение тестов таких свойств контролера, как замыкание, срабатывание с задержкой по времени, короткой выдержкой, мгновенное срабатывание, причем тестов двух видов: с отключением и без отключения. Первый приводит к коммутации автомата, а второй — нет. Если в процессе тестов произойдет перегрузка или короткое замыкание, система автоматически перейдет из режима теста в режим срабатывания с выдержкой.
  3. Вывод индикации состояния и причины срабатывания. После того как контроллер посылает сигнал расцепления, автомат срабатывает. Если контроллер остается под напряжением, то он находится в режиме индикации отказов
    (в случае отсутствия постороннего вмешательства на дисплее отображается время выдержки при срабатывании). Нажимая в этот момент на кнопку «выбор», можно поочередно проверить ток отказа и время отказа; в то же время световые индикаторы на панели указывают категорию отказа.
  4. Защита от однофазного замыкания на землю.
  5. Самодиагностика. Функция самодиагностики электронного блока управления ВА-45 используется главным образом для контроля и защиты рабочего состояния и среды функционирования самого контроллера. Сигнальный контакт прибора должен использоваться в параллельном соединении со вспомогательными контактами (постоянно разомкнутыми) автоматического выключателя. Когда контроллер не находится под напряжением, данные контакты постоянно замкнуты, в нормальных условиях работы постоянно разомкнуты. Если происходит отказ самодиагностики, контакты замыкаются.
  6. Контроль температуры среды (сигнал подается при температуре выше 80 °С).
  7. Контроль питания:
    • Самогенерирующееся питание: энергия поступает из трансформатора тока, а также обеспечивается за счет тока, проходящего по верхнему слою шины главного контура автоматического выключателя.
    • Вспомогательное питание: 230 VAC, энергия поступает через первую клемму колодки МРТ.
    • Питание постоянного тока 24 В: данный ток подается через гнездо для постоянного тока 24 В на контрольной панели. Оттуда поступает в источник постоянного тока 18–28 В, обеспечивая нормальную работу контроллера. Данное питание используется при тестах и регулировке параметров.
Читайте так же:
Автоматический выключатель переключатель 250а

Рис. 5. Схема коммутации вторичных цепей и цепей управления

Рис. 5. Схема коммутации вторичных цепей и цепей управления

Различные конфигурации вторичных цепей и цепей управления позволяют дистанционно получать информацию о состоянии автоматического выключателя и управлять им. Рассмотрим представленные на рис. 5 конфигурации:

I — главные цепи выключателя;

II — модуль защиты от сверхтоков;

III — модуль цепей вспомогательных контактов;

V — разъем процессора.

Л1 — индикатор отключения повреждения на линии;

Л2 — индикатор состояния взвода механизма;

Л3 — индикатор отключенного состояния выключателя;

Л4 — индикатор включенного состояния выключателя.

Кн1 — кнопка команды на отключение выключателя;

Кн2 — кнопка команды на включение выключателя;

3–5 — переключающий контакт (SDE) отключения по аварии;

6–7; 8–9 — сигнализация положения главных контактов;

AX — вспомогательные контакты выключателя (четыре переключающих контакта);

Q — минимальный расцепитель напряжения; выводы 27 и 28 должны быть обязательно подсоединены в главную цепь;

F — независимый расцепитель;

Х — электромагнит включения;

М — мотор-редуктор взведения привода;

SA — конечный выключатель взвода привода;

XT — выводы (клеммные зажимы) цепей вторичной коммутации автоматического выключателя;

FU — плавкий предохранитель.

По способу защиты от поражения током выключатели серии ВА-45 соответствуют классу 0 по ГОСТ 12.2.007.0-75 и должны устанавливаться в распределительное оборудование, имеющее класс защиты не ниже 1. Распределительное оборудование должно иметь степень защиты от воздействия факторов внешней среды не ниже IP30 по ГОСТ 14254-96.

Также автоматический выключатель ВА-45 серии PROxima соответствует требованиям ГОСТ 50030.2-2010 при соблюдении потребителем условий эксплуатации, транспортировки и хранения. Гарантийный срок эксплуатации данного силового автомата составляет 5 лет.

Силовые воздушные автоматы ВА-45 серии PROxima, благодаря своей надежности, неприхотливости в эксплуатации и выгодной цене, нашли свое применение в водно-распределительных устройствах, главных распределительных щитах, щитах управления мощных потребителей, в строительстве, распределении электрической энергии, промышленности, а также на объектах сельского хозяйства.

Читайте так же:
Конструкция автоматического выключателя а3700

Примеры расчета автоматических выключателей в электрической цепи

Любая электрическая цепь в квартире и доме, должна защищаться автоматом защиты от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания. Эту нехитрую истину можно наглядно продемонстрировать в любом электрическом щите квартиры, этажном щите, вводно-распределительном щите дома и т.п. электрическим шкафам и боксам.

Вопрос не в том, ставить автомат защиты или нет, вопрос, как рассчитать автомат защиты, чтобы он правильно выполнял свои задачи, срабатывал, когда нужно и не мешал стабильной работе электроприборов.

Примеры расчета автоматических выключателей

Теорию расчетов автоматических выключателей вы можете почитать в статье: Расчет автоматов защиты. Здесь несколько практических примеров расчета автоматических выключателей в электрической цепи дома и квартиры.

Пример 1. Расчет вводного автомата дома

Примеры расчета автоматических выключателей начнем с частного дома, а именно рассчитаем вводной автомат. Исходные данные:

  • Напряжение сети Uн = 0,4 кВ;
  • Расчетная мощность Рр = 80 кВт;
  • Коэффициент мощности COSφ = 0,84;

1-й расчет:

Чтобы выбрать номинал автоматического выключателя считаем номинал тока нагрузки данной электросети:

Iр = Рр / (√3 × Uн × COSφ) Iр = 80 / (√3 × 0,4 × 0,84) = 137 А

2-й расчет

Чтобы избежать, ложное срабатывание автомата защиты, номинальный ток автомата защиты (ток срабатывания теплового расцепителя) следует выбрать на 10% больше планируемого тока нагрузки:

  • Iток.расцепителя = Iр × 1,1
  • Iт.р = 137 × 1,1 = 150 А

Итог расчета: По сделанному расчету выбираем автомат защиты (по ПУЭ-85 п. 3.1.10) с током расцепителя ближайшим к расчетному значению:

  • I ном.ав = 150 Ампер (150 А).

Такой выбор автомата защиты позволит стабильно работать электрической цепи дома в рабочем режиме и срабатывать, только в аварийных ситуациях.

Пример 2. Расчет автоматического выключателя групповой цепи кухни

примеры расчета автоматических выключателей

примеры расчета автоматических выключателей

Во втором примере посчитаем, какой автоматический выключатель нужно выбрать для кухонной электропроводки, которую правильно называть розеточная групповая цепь электропроводки кухни. Это может быть кухня квартиры или дома, разницы нет.

Аналогично первому примеру расчет состоит из двух расчетов: расчет тока нагрузки электрической цепи кухни и расчет тока теплового расцепителя.

Расчет тока нагрузки

  • Напряжение сети Uн = 220 В;
  • Расчетная мощность Рр = 6 кВт;
  • Коэффициент мощности COSφ = 1;

1. Расчетную мощность считаем, как сумму мощностей всех бытовых приборов кухни, умноженной на коэффициент использования, он же коэффициент использования бытовой техники.

2. Коэффициент использования бытовой техники это поправочный коэффициент, уменьшающий расчетную (полную) потребляемую мощность электроцепи и учитывающий количество одновременно работающих электроприборов.

То есть, если на кухне установлено 10 розеток для 10 бытовых приборов (стационарных и переносных), нужно учесть, что все 10 приборов одновременно работать не будут.

Коэффициент использования

Рассчитать коэффициент использования для простой группы можно самостоятельно.

  • Выпишите на листок планируемые бытовые приборы.
  • Рядом с прибором поставьте его мощность по паспорту.
  • Просуммируйте все мощности приборов по паспорту. Это Pрасчет.
  • Подумайте, какие приборы могут работать одновременно: чайник+ тостер, микроволновка+блендер, чайник+микроволновка+тостер, и т.д.
  • Посчитайте суммарные мощности этих групп. Рассчитайте среднюю суммарную мощность групп одновременно включаемых приборов. Это будет Pноминал (номинальная мощность).
  • Разделите Pрасчет на Pноминал, получите коэффициент использования кухни.
Читайте так же:
Модульные автоматические выключатели ва61f29m

На самом деле, в теории расчетов коэффициент использования внутри дома (без инженерных сетей) и квартиры принимается равным, единице, если количество розеток не больше 10. Это так, но на практике, именно коэффициент использования позволяет работать современным бытовым приборам кухни на старой электропроводке.

Примечание:

В теории расчетов 1 бытовая розетка планируется на 6 кв. метров квартиры (дома). При этом:

  • коэффициент использования=0,7 –для розеток от 50 шт.;
  • коэффициент использования=0,8 –розеток 20-49 шт.;
  • коэффициент использования=0,9 –розеток от 9 до 19шт.;
  • коэффициент использования=1,0 –розеток ≤10шт.

Вернемся к автоматическому выключателю кухни. Считаем номинал тока нагрузки кухни:

  • Iр = Рр / 220В;
  • Iр = 6000 / 220= 27,3 А.
  • Iрасчет.= Iр×1,1=27,3×1,1=30А

По сделанному расчету выбираем номинал автомата защиты для кухни в 32 Ампер.

Вывод

Приведенный пример расчета кухни получился несколько завышенным, обычно для электропроводки кухни хватает 16 ампер если учесть, что плиту, стиральную машину, посудомоечную машину выводят в отдельные группы.

Эти примеры расчета автоматических выключателей для групповых цепей, лишь показывают общий принцип расчетов, причем не включают расчет инженерных цепей включающий работу насосов, станков и других двигателей частного дома.

Выбор автоматических выключателей

При выборе автоматов должны соблюдаться следующие условия:

1) номинальное напряжение выключателя не должно быть ниже напряжения сети

2) номинальный ток автомата Iн.а должен быть больше наибольшего расчетного тока нагрузки Iр

3) номинальный ток расцепителя Iном.расц должен быть не меньше наибольшего расчетного тока нагрузки, длительно протекающего по защищаему элементу

4) ток срабатывания расцепителя Iср.расц выбирается в зависимости от принципа действия расцепителя.

— Ток уставки срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср.эм.расц принимается в зависимости от кратковременного (пикового) тока Iкр линии, т.е. при кратковременных перегрузках автомат не должен срабатывать:

Коэффициент 1,25 учитывает неточности в определении максимального кратковременного тока линии при разбросе характеристик электромагнитных расцепителей автоматов.

Для ответвления к одиночному электродвигателю Iкр = Iпуск,

где Iпуск — пусковой ток электродвигателя.

При защите магистральной линии, от которой питаются двигатели и другие электроприемники (смешанная нагрузка):

где Iпуск – пусковой ток одного или нескольких электродвигателей, включаемых одновременно, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшей величины, А;

– длительный расчетный ток линии до момента пуска одного электродвигателя или группы электродвигателей, определяемый без учета рабочего тока Iраб пускаемых электродвигателей, А.

— Ток срабатывания расцепителя автомата с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой

где Iр – расчетный длительный ток одиночного электроприемника или линии с группой электроприемников.

— Для тепловых расцепителей с регулируемой характеристикой, имеющей обратную зависимость от тока, и с нерегулируемой обратнозависимой характеристикой, должно соблюдаться условие

где Iср.т.р. – ток уставки теплового расцепителя;

Во всех случаях должно быть обеспеченно надежное отключение к.з. защитными аппаратами, для этого однофазный ток короткого замыкания в сетях с глухозаземленной нейтралью и двухфазный ток короткого замыкания Iдвухф.к.з в сетях с изолированной нейтралью должны в 3 раза и более превышать , имеющего обратно зависимую от тока характеристику; в 1,1 раза и более – ток срабатывания автомата, имеющего только электромагнитный расцепитель.

Читайте так же:
Выключатель с мини розеткой

При выборе автоматов важно обеспечить селективность, которая достигается изменением времени их срабатывания.

Автоматические выключатели свободны от многих недостатков, присущих плавким предохранителям, и их номенклатура позволяет широко применять их в промышленных сетях низкого напряжения.

В случаях, когда по техническим показателям возможно применение как автоматических выключателей, так и плавких предохранителей, выбор защитного аппарата производят по минимальным приведенным затратам. При этом учитывают также снижение или повышение стоимости остальных элементов распределительного устройства и другие затраты.

3-2. Комбинированная отсечка по току и напряжению

Основные условия расчета. При небольшой длине линии и большой мощности подключенных к линии трансформаторов простые токовые отсечки недостаточно эффективны. Применение комбинированной отсечки [3] позволяет произвести отстройку от КЗ за трансформатором по напряжению.

Ток срабатывания отсечки выбирается из условия обеспечения достаточной чувствительности при двухфазном металлическом КЗ в конце защищаемой зоны в минимальном режиме (точка К1 на рис. 3-6):

где kч.Т — коэффициент чувствительности отсечки по току, принимаемый равным 1,5.

Проверяется, обеспечивает ли выбранный ток Iс.о надежную отстройку от токов самозапуска в режиме АПВ при неисправности в цепях напряжения. Напряжение срабатывания выбирается таким образом, чтобы оно было меньше остаточного напряжения в месте установки отсечки при прохождении по защищаемой, линии тока КЗ, равного по значению току срабатывания отсечки:

где kн= 1,2- 1,3; zл; zтp— сопротивления линии и трансформатора (рис. 3-6).

При таком выборе Uc.o обеспечивается бездействие отсечки при КЗ за трансформатором (точка К2 на рис. 3-6) в любых режимах. При токах КЗ, больших, чем Iс.о будет выше и отсечка не будет работать по напряжению. При токах Iк = kн • Iк.макс = 1,4 • 1000 = 1 400 А. Коэффициент чувствительности k (2) ч = 0,865*1940/1400 = 1,2 kн • kсзп • Iраб.макс = 1,2 • 3 • 104 = 375 А, где

Выбирается напряжение срабатывания отсечки по выражению (3-4)

что составляет 0,75—0,68 номинального напряжения (35 кВ). Поэтому принимается согласно формуле (3-6) Uc.o = 0,65Uном = 22 800 В.

Определяется коэффициент чувствительности отсечки по напряжению по выражению (3-5):

Следовательно, комбинированная отсечка по току и напряжению, имеющая kч.Т и kч.Н >= 1,5, может быть использована в качестве основной защиты линии. При относительно простом выполнении комбинированная отсечка обеспечивает мгновенную селективную защиту линии и частично трансформатора.

Однако область применения комбинированных отсечек ограничивается линиями небольшой протяженности. При тех же данных (пример 4), но при длине линии 10 км отсечка уже получается малоэффективной (kч.Н= 1,15).

На последующих трансформаторах, питающих линии с комбинированными отсечками, максимальные токовые защиты с пуском по напряжению должны иметь пусковой орган, выполненный по схеме 2-11,6, что позволит произвести согласование этих защит только по напряжению. При установке на последующем трансформаторе более чувствительного, комбинированного, пускового органа (рис. 2-11, а) необходимо производить согласование этих защит по току (при металлическом КЗ).

23 Октябрь, 2014 12279 Печать

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector